JP5518136B2 - 階段昇降機 - Google Patents

Description

本発明は、階段昇降機に関する。階段昇降機は、通常の昇降機用シャフトを設置するだ
けのスペースがない場所において、座った状態の人や物を移動させるための解決策として
用いられる。

そのような階段昇降機の一例が、米国特許5,533,594に開示されている。周知の階段昇
降機は、階段上の吹き抜けの内壁もしくは外壁に設置されるレール、プラットフォーム（
例えばいす、もしくは車椅子等のためのフロア面）、およびプラットフォームをレールに
沿って移動させ、これにより階段に沿って移動させる駆動機構を備える。さらに、プラッ
トフォームを水平に保つための第２の駆動機構を備えることも知られている。第２の駆動
機構は、その位置でのレールの勾配に応じて、レールに対して水平軸回りにプラットフォ
ームを回転させる。

上記米国特許5,533,594には、乗り降りの際にプラットフォームを鉛直軸回りに回転さ
せる方法についても記載されている。この回転は、本技術分野では「旋回（swiveling）
」として知られている。このようにして、昇降移動された人は階段の上段もしくは下段で
ステップを向くように方向転換される。このため、階段の上段と下段において、レールに
対して互いに１８０度回転した２つの位置が必要となる。階段の途中では、プラットフォ
ームは移送位置に固定される。これは、例えば乗降のための２つの位置の間の位置であり
、昇降移動される人は壁側を向く。

上記特許公報には、乗降時の位置から移送位置への旋回時に、階段昇降機のプラットフ
ォームが壁にぶつからないように、回転と直進運動をどのように組み合わせて利用するか
が記載されている。

階段吹き抜けで利用可能なスペースが、階段昇降機を設置できるかどうかを決定するた
めの要素である。プラットフォームが階段昇降機の壁同士の間に入りきらなかったり、階
段吹き抜けの天井の下に十分な頭上スペースが確保できない場合には、階段昇降機を設置
出来ないことは明らかである。これは特に、湾曲部をもつ階段でしばしば起こることであ
る。また、乗降のための旋回動作も、階段吹き抜けに十分なスペースがない場合には不可
能である。

本発明の目的の一つは、同等のサイズおよび高さを有する現存の階段昇降機よりも小さ
いスペースの階段吹き抜けに設置できる階段昇降機を提供することである。

本発明の目的の一つは、湾曲部を有する階段吹き抜けに設置可能で、利用可能な頭上ス
ペースを効率的に利用できる階段昇降機を提供することである。

本発明は、請求項１に記載の階段昇降機、および請求項３に記載の階段昇降機の移動方法を提供する。本発明による階段昇降機は、レールに沿って階段昇降機を移動する際に、階段吹き抜けの壁および/または階段のステップとの衝突を防止するように旋回運動を行うための駆動機構を備える。回転なしでは衝突してしまうレール沿いの地点において、プラットフォームはレールに対して壁またはステップから離れるように回転される。これにより、レールを大きく上昇させることなく、湾曲部においてプラットフォームをステップから離しておくことができる。その結果、頭上スペースを十分に確保することができる。地点に応じた回転を行うことにより、一層限られたスペースにおいてもレールに沿ってプラットフォームを移動させることができ、より狭い階段吹き抜けにおいても階段昇降機を利用することができる。

これらの目的と他の目的、および本発明の有効な態様を、図面を参照した例として以下
に説明する。

図１は、階段昇降機を示す。 図２は、制御システムを示す。 図３は、階段吹き抜けの上面図を示す。 図４，４ａは、ｘ-Φダイアグラムを示す。 図５は、ｘ−Φダイアグラムを示す。

図１は、レール１０、プラットフォーム１２、および２個のモーター１４、１６を備え
る階段昇降機を示す。図において、プラットフォーム１２はいすである。本発明の実施の
形態において、「プラットフォーム」という用語は支持面を有するあらゆる構成として一
般的な意味で理解されるべきであって、必ずしも「面」に限定されるべきではない。

第１モータ１４は、レール１０に沿ってプラットフォーム１２を移動させる。第１モー
タは、例えば、周知のギヤホイール（不図示）を備え、レール１０にはギヤホイールが係
合する歯列(不図示）が設けられており、第１モータ１４の回転によりプラットフォーム
１２がレール１０に沿って上下に移動する。この様に、プラットフォーム１２は原則的に
常にレール１０の一点で支持されており、何も対策をとらない場合には、プラットフォー
ム１２の方向が支持点の位置におけるレールの方向に追従する。

第２モーター１６はプラットフォーム１２をレール１０に対して鉛直軸１８回りに回転
させる。プラットフォーム１２は、例えばベアリング(不図示）等により鉛直軸１８回り
に回転するように配置され、第２モータ１６は、この軸回りの回転駆動を行う。動力伝達
はあらゆる手法で実現することができ、例えば第２モータの軸をプラットフォーム１２の
回転軸に直接設置したり、ギヤホイール伝達機構を用いることもできる。

さらに、階段昇降機に、プラットフォーム１２の座面を水平に保つための第３モータを
設けることが望ましい。この第３モータは、説明を不必要に複雑にしないように、図１に
は示していない。第３モータは、レール１０を通る平面および垂直面に直交し、すなわち
レール１０が設置された壁面に対して直交する水平軸回りにプラットフォームを回転させ
る。この軸回りの回転によって、レール１０の勾配の変化による影響を補償する。このた
めに、第３モータの代わりに機械伝達機構を用いてもよく、この場合はレール１０に沿っ
た移動により回転動作が駆動される。

図２は、階段昇降機の制御システムを示す。制御システムは、マイクロコントローラ２
０と、メモリ２２と、回転センサ２４と、第１および第２モータ電源２６、２８とを備え
る。マイクロコントローラ２０は、メモリ２２、回転センサ２４、第１および第２モータ
電源２６、２８と接続される。第１および第２モータ電源２６，２８は、第１モータ１４
および第２モータ１６をそれぞれ駆動する。

メモリ２２は、鉛直軸１８回りのプラットフォーム１２の所望の回転角を表す情報を格
納し、あらゆる情報形態を用いることができる。例えば、次のようなルックアップテーブ
ルを用いることができる。このルックアップテーブルには、レールに沿った複数位置にお
ける所望の角度値（例えばこの位置に到達する前の第１モータ１４の回転数として表す）
が格納される。または、レール１０に沿った位置（第１モータ１４の回転数）の関数とし
て所望の角度値を表す多項式の係数として記憶することができる。

マイクロコントローラ２０は、プラットフォーム１２がレール１０に沿って上階もしく
は下階に移動されるときに、第１モータ１４を作動させるようにプログラムされている。
センサ２４は第１モータ１４の回転数を示し、レール１０に沿ったプラットフォーム１２
の位置は、この情報から求められる。マイクロコントローラ２０は、センサ情報を読み込
み、センサ情報とメモリ２２内の情報に基づいて、プラットフォーム１２の所望の角度を
決定する。

センサ情報とメモリ２２からの情報に基づいて角度を決定する種々の適切な手法を用い
ることができる。例えば、センサ情報をメモリ２２内のアドレスとして用い、所望の角度
を読み出すようにしたり、または、センサ検出値に対応する角度をメモリに記憶されてい
る複数の角度で補間して求めることもできる。または、記憶された係数に基づいて算出す
ることもできる（読み出した情報は、プラットフォーム１２の異なる位置に対しても決定
することができ、この場合、各センサ検出値に対してメモリ２２から情報を読み出す必要
はない）。

マイクロコントローラ２０は、その後、必要に応じて第２モータ電源２８を制御して第
２モータ１６を駆動し、プラットフォーム１２をレール１０に沿って到達した位置に応じ
た所望の角度に回転させる。

メモリ２２の情報は、プラットフォーム１２と、階段昇降機が配置される階段吹き抜け
の壁、および/または階段のステップとの衝突を防止するように選択される。また、必要
であれば、レール１０に沿った移動中に吹き抜け階段の頭上スペースを十分に確保するよ
うに情報が選択される。さらに、階段の端点で昇降するための位置において必要な回転動
作を許容するように、途中で角度を変えることも可能である。これらを図面を参照して説
明する。

図３は、階段昇降機が設置された階段吹き抜けの上面図である。階段吹き抜けは、壁３
０ａ〜ｄ、および複数のステップ３２を備えている。プラットフォーム１２は、レール１
０に沿って２つの位置に示されており、レールに対して角度Φ（phi）がついている。階
段は９０度の湾曲部を有している。湾曲部において、ステップ３２は、湾曲部の中心方向
に向かって狭くなる。プラットフォーム１２がレール１０に沿って移動するとき、プラッ
トフォームが階段吹き抜けの壁、またはステップにぶつかるのを防止する必要がある。衝
突のリスクがあるか否かは、とくに階段吹き抜けの幅およびステップ上のレール１０の高
さに依存する。

レール１０がステップ上の十分高い位置に設置され、階段の直進部においてステップ３
２とぶつかるリスクがないとしても、例えば湾曲部においてステップ３２が狭くなること
に起因して、湾曲部における局所的なリスクが残る。湾曲部を有する階段の場合、従来技
術では、少なくとも湾曲部において、直進部で必要な高さよりもステップ３２上の高い位
置にレール１０を設置する必要があった。これにより、ステップ３２との衝突のリスクが
防止されるが、これではプラットフォーム上の頭上スペースが減少してしまい、限られた
スペースの階段吹き抜けでは問題を招く可能性がある。

本発明によると、湾曲部においてレールに対して鉛直軸１８回りに局所的にプラットフ
ォームを回転させてステップ３２を避けることにより、湾曲部におけるステップ３２との
衝突のリスクを回避する。これにより、ステップ３２に対してレール１０をそれほど高く
ない位置に設置することができ、頭上スペースを大きく残すことができる。

図４は、ステップ３２との衝突が起こるレール１０に対するプラットフォーム１２の角
度Φを、レール１０に沿った位置ｘの関数として簡略化して示している。４０、４２でそ
れぞれ指定される範囲は、階段の直進部における位置に関する。４４で指定される範囲は
、湾曲部における位置に関する。レール１０をある高さに設置した場合を図示している。

図は鋸歯パターンを示しており、各鋸歯がステップ３２に対応する。ステップ３２に近
づく（ｘが増加する）とき、実現可能な最大角度Φはますます小さくなり、プラットフォ
ーム１２の下部がステップ３２を越えるだけの余裕点（接触限界）まで小さくなる。した
がって、ハッチングで示した進入禁止区域は、組み合わせられない位置ｘと角度Φとによ
って生成される。レールがステップ上のより高い位置に設置されると、鋸歯の形は同じな
ままで残るが、余裕点が小さい「ｘ」に対応することになり、大きな角度範囲を許容する
ことができる。階段の湾曲部では、小さい角度で進入禁止区域が設定されている。これは
、湾曲部では複数のステップが集まるため、すなわち、レールに対してステップが直角と
ならないためである。

この高さにおいて、階段の直進部では、所定の設置高さにおいて、ステップとの衝突の
リスクなしにプラットフォーム１２をレール１０に対して９０度の角度で配置できること
が図から明らかである。湾曲部の範囲４４ではこれは不可能である。これは、レール１０
から離れる方向を見た場合にステップ３２が内側へ引っ込んでいるからである。

ただし、点線で示す経路４６にしたがう角度であれば、湾曲部を通過することが可能で
ある。この経路では、湾曲部においてプラットフォーム１２の角度がレール１０に対して
回転している。直進部では、したがって、経験上最も安全とされる背中を壁に向けた位置
で、すなわちレール１０に対して９０度の角度Φで、被移送者を昇降移動させることがで
きる。一方、湾曲部では角度Φを一時的に変化させる。

図４ａは、多くの異なる限界値４８ａ、ｂを示している。これらは図４に対応するが、
レール１０が異なる高さに設置されている。より高い位置に設置されている場合は、各ス
テップ３２の余裕点が小さいｘで確保できているため、それほど小さくないΦ値まで限界
値が到達する。第２の設置高さは、プラットフォームが常にレール１０に対して９０度の
角度をとれるような限界値４８ａを設定する高さとして選択した。低い位置で設置した場
合、各ステップ３２の余裕は大きなｘ値のみに対して発生するので、小さなΦ値で限界値
をとることになる。第２の限界値４８ｂは設置高さの低いものに対応し、この場合、許容
角度は小さい。設置高さが低い場合には、回転を利用する必要があることが明らかである
。

選択された経路４６は、ある階段の階段昇降機の配置における、位置ｘと角度Φとの関
数関係を規定している。この関数関係は、階段昇降機の動作中に使用するように、メモリ
２２にプログラムされている。

なお、図４，４ａは、本発明の説明のために用いたのみであると理解されるべきである
。実際には、このような図を用いることなく階段昇降機を設置することができる。例えば
、ある高さのレールに設置が可能で、プラットフォームが回転できるか否かを測定するこ
とで、階段昇降機を設置できる。このような図、もしくは対応する情報を利用した場合、
異なる位置における最大（もしくは最小）許容角度、および余裕高さを計測することによ
って、または階段吹き抜けの寸法測定値に基づく演算に基づいて、決定することができる
。

また、プラットフォーム１２の局所的な回転を他の応用例に適用してもよい。

第１の例では、プラットフォーム１２を階段の上段及び下段で乗降のために回転するこ
とができるように、局所的な回転を「スイッチング」のために利用する。これは、プラッ
トフォーム１２を階段の直進部で９０度回転するには階段が狭すぎる場合である。

図５は、吹き抜け階段の壁との衝突が起こるレール１０に対するプラットフォーム１２
の角度Φを、レール１０に沿った位置ｘの関数として簡略化して示している。この例は、
プラットフォーム１２が直進部に、ある角度をもってしか収まらないような細長い吹き抜
け階段に関する。プラットフォーム１２は、９０度の角度Φでは設置できず、進入禁止区
域５０，５２が形成される。これは、プラットフォーム１２が直進部において回転できな
い角度範囲を区切っている。湾曲部には進入禁止区域はない。さらに、階段吹き抜けの外
側の壁３０ａ，ｃにより、進入禁止区域５３ａ、ｃが形成される。階段の上段と下段では
、乗降のために角度Φが０度または１８０度となる位置５４、５６が必要である。

本発明によると、経路５８は、レール１０に対する回転により、階段の上段および下段
において乗降するための位置に回転可能なように変化する。

この回転においてはステップも考慮にいれる必要があることは明らかであり、このため
、ステップによる限界値も図５に図示すべきである。これらの限界値が乗降のための必要
な位置の間を通る通路５８を確保できる限り、階段昇降機は作動可能である。

なお、障害を避けるために局所的にｘ方向に後退するような経路も除外しない。これは
、後退して駐車する場合に似ているが、プラットフォーム１２のスイッチング動作に相当
する。すなわち、プラットフォームは初めにレール１０に沿って前進してから鉛直軸１８
回りに回転し、その後、レール１０に沿って少し後退する。そしてさらに鉛直軸１８回り
に回転し、レール１０に沿って再び前進する。このため、マイクロコントローラ２０は、
レール１０に沿った所定の位置に到達した後、第１モータ１４を一時的に後進方向に操作
し、第２モータ１６に対応した回転動作を行わせるようにプログラムされる。経路を確保
することが不可能である場合には、例えばレール１０を高い位置に設置する必要がある。

レール１０に対する局所的なプラットフォーム１２の回転を利用する他の例としては、
例えば、レール１０が湾曲する位置において壁との衝突を防止するために利用できる。こ
れにより、例えば、レール１０、またはプラットフォーム１２を吹き抜け階段の壁のより
近くに設置することができ、また、局所的な回転を行わない場合に比べてきつい湾曲部を
有する場合にも適用できる。すべての場合で、特定の配置、そしてステップや壁といった
考えられ得る障害によって、ｘ−Φダイアグラムにおいて回転可能な限界値を設定するこ
とが可能である。このようなダイアグラムに基づいて、簡単な方法により、これらの限界
を考慮した経路を選択することができる。

なお、ｘ−Φダイアグラムから経路を選択する場合にある程度の自由度があることは明
らかである。経路は、できる限りΦが９０度に近い値となるように選択されることが望ま
しい。Φ＝９０度は、被移送者がレール１０から離れる方向を向くような角度に対応し、
経験上、最も安全性が高い角度として知られている。

プログラムされた経路をとることが望ましいが、マイクロコントローラ２０が経路を動
的に選択することも可能である。このために、階段昇降機に衝突センサを設置し、その検
出値に基づいてマイクロコントローラ２０が角度を調整することができる。簡単な経路が
あることが予め確認された場合には、マイクロコントローラ２０はその経路を動的に選択
することもできる。さらに、偶発的な障害を回避したり、動作を中断したりできる。

鉛直軸は、プラットフォームを形成するいすの背もたれおよびアームレストの外形によ
って実質的に形成される円の中心と一致することが望ましい。これにより、背もたれは回
転の障害にはならない。

本発明を、旋回機構をもつ特定の構造として説明したが、本発明を他の機構に適用でき
ることは明らかである。例えば、プラットフォームを回転させる変位可能な鉛直回転軸を
使用することも可能である。ここで、例えば、回転角と軸変位との間での固定連結が可能
である。これは本発明の原則を変えるものではない。また、回転と変位との組み合わせが
壁やステップとの衝突を引き起こす限界値を用いて、ｘ−Φダイアグラムを作成すること
もできる。このダイアグラムはメモリ２２のプログラミングのための基礎として用いられ
、これから、経路を選択することができる。

原則として、軸回りの回転を切り離して、軸変位、もしくはプラットフォーム１２のそ
の他の変位を制御することも可能である。これによってもまだ、衝突を回避する可能性が
得られる。これは、ｘ−Φダイアグラムを高次元のダイアグラム（例えばｘ−Φ−ｙダイ
アグラム、ｙは軸変位）に置き換えて、そこから経路を選択することによって実現できる
。この実施の形態では、例えば、階段昇降機は軸変位を制御するための別のモーターを備
え、マイクロコントローラ２０は、レール１０に沿った位置ｘに応じたプログラム関係に
より、この別モータも制御するようにプログラムされる。

鉛直軸１８回りのプラットフォーム１２の回転は電子的に制御されることが望ましいが
、機械的に制御することももちろん可能である。この場合、レール１０に沿ったプラット
フォーム１２の位置によって、所望の回転を実現することができる。このために、水平化
(レベリング)と同様の技術を使用することができる。

レール１０に沿ったプラットフォーム１２の動作を、それに関連する回転とともに一定
の速度とすることが望ましいが、本発明の範囲内で、一定でない速度とすることも可能で
ある。例えば、鉛直軸１８回りの回転が必要であるなら、レール１０沿いの移動を一時的
に減速するようにマイクロコントローラ２０をプログラムすることができる。これによっ
て、例えば最大加速度が減少するかもしれない。

マイクロコントローラ２０は、また、鉛直軸回り１８の回転がブロックされていること
を検出した場合に、プラットフォーム１２をレール１０に沿って後退させたり、可能であ
れば、衝突しない角度で移動するように、安全対策を検討してプログラムされることが望
ましい。例えば、十分広い階段吹き抜けでは、ブロックされた場合に、直進部においてプ
ラットフォーム１２をレール１０に直交させるような回転を行わないようにすることがで
きる（結果として、被移送者は背中を直接壁に向けて座った状態ではなくなる）。

Claims (3)

1. 階段に沿って設置されるレールと、
   前記レールに移動可能に設置されるプラットフォームと、
   前記階段の前記レールに沿って前記プラットフォームを移動させる駆動機構とを備える階段昇降機であって、
   前記プラットフォームは、前記レールに対して鉛直軸回りに移動可能に設置され、
   前記階段昇降機は、前記プラットフォームが前記レールに沿って移動する際に、前記レールに沿った前記プラットフォームの位置に応じて、前記レールに対する前記プラットフォームの角度を回転するように構成される駆動装置を備え、
   前記階段昇降機は、拡幅部と狭小部とを有する階段吹き抜けに設置され、
   前記階段吹き抜けは、前記狭小部において前記プラットフォームを回転させるのに十分な幅がなく、
   前記駆動装置は、前記狭小部へ入る手前の位置において、前記プラットフォームが前記階段吹き抜けの壁を障害とすることなく前記狭小部において乗降するための位置に回転可能な角度へ前記プラットフォームを回転させることを特徴とする階段昇降機。
2. 請求項１に記載の階段昇降機において、
   前記階段吹き抜けは、複数の前記狭小部の間に前記拡幅部である湾曲部を有し、
   前記階段吹き抜けは、前記狭小部において前記プラットフォームを回転させるのに十分な幅がなく、
   前記駆動装置は、前記プラットフォームが前記階段吹き抜けの壁を障害とすることなく前記狭小部のそれぞれにおいて乗降するための位置に回転可能な角度の間で、前記プラットフォームを回転させることを特徴とする階段昇降機。
3. 階段吹き抜けに設置されるレール沿いにプラットフォームを駆動する方法であって、
   前記レールに沿って前記プラットフォームを移動させる際に、前記レールに沿う前記プラットフォームの位置に応じた角度で、前記プラットフォームを前記レールに対して鉛直軸回りに自動で回転する工程を含み、
   前記レールは、拡幅部と狭小部とを有する階段吹き抜けに設置され、
   前記階段吹き抜けは、前記狭小部において前記プラットフォームを回転させるのに十分な幅がなく、
   前記プラットフォームは、前記狭小部へ入る手前の位置において、前記プラットフォームが前記階段吹き抜けの壁を障害とすることなく前記狭小部において乗降するための位置に回転可能な角度へ回転されることを特徴とする駆動方法。